DE675996C

DE675996C - Device for extinguishing the arc and avoiding flashbacks with arc converters

Info

Publication number: DE675996C
Application number: DEM127668D
Authority: DE
Original assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Current assignee: Dr-Ing Erwin Marx
Priority date: 1931-05-13
Filing date: 1931-05-13
Publication date: 1939-05-23

Description

Einrichtung zur Lichtbogenlöschung und Vermeidung von Rückzündungen bei Lichtbogenstromrichtern Es ist bereits bekannt, hohe Spannungen durch Funkenstrecken umzuformen und Löschmittel zur Löschung des Lichtbogens in geschlossenen Räumen vorzusehen, indembeispIelsweise während der einen Halbwelle des Wechselstromes der Gasdruck in seiner die Funkenstrecke enthaltenden druckg@asdicht:en Kammer zwecks Herstellung größerer Durchschlagsfestigkeit erhöht wird rund in der arideren Halbwelle, der Gasdruck zur Erzielung eines Durchschlageis erniedrigt wird.Device for extinguishing arcs and preventing re-ignition with arc converters It is already known to generate high voltages through spark gaps Reshape and extinguishing agent to extinguish the electric arc in closed rooms to be provided by, for example, during one half-cycle of the alternating current Gas pressure in its pressure-tight chamber containing the spark gap for the purpose of Production of greater dielectric strength is increased around in the arid half-wave, the gas pressure is lowered to achieve a strike through.

Erfindungsgemäß kann man diese Umformung von hohen Spannungen bei großen Leistungen diadurch in wirtschaftlicher Weise erreichen, d;aß man die Löschmittel, wie Luftströmung, überdruck, magnetische öder elektrische Felder oder seine Elektrodenbewegung, so bemißt, einstellt oder ausbildet, ;daß der Lichtbogen während der Hauptbrennzeitnicht wesentlich über den Abstand der Elektroden verlängert wird und daß diese Mittel unmittelbar vor dem Nulldurchgang des Stromes eine derartige Steigerung ihres Einflusses ,auf den Lichtbogen erfahren, daß Rückzündungen vermieden werden. Dadurch wird @erreicht, daß der Wirkungsgrad der Umformungseinrichtung verbessert und zugleich die im Lichtbogen entstehende Wärme ,auf ein Minimum gebracht wird. Die Lichtbogenspannung ist bekanntlich der Länge des Lichtbogens proportional. Wenn nun, wie das bei ,allen bisherigen Verfahren üblich war, der Lichtbogen schon während des eigentlichen Stromdurchganges stark in die Länge gezogen wird (durch Luftströmung, magnetische Felder oder Elektr.odenbewegung), so wird dadurch die Lichtbogenspannung und die ihr proportionale Lichtbogenleistung stark vergrößert, und die Abführung der entstehenden Wärme wird sehr schwierig.According to the invention, this reshaping can take place at high voltages to achieve great achievements in an economical way, d; one ate the extinguishing agents, such as air flow, overpressure, magnetic or electric fields or its electrode movement, dimensioned, adjusted or trained so that the arc does not occur during the main burning time is extended significantly over the distance between the electrodes and that this means such an increase in their influence immediately before the current crosses zero , learn on the arc that re-ignition can be avoided. This @ achieves that the efficiency of the conversion device is improved and at the same time that in the arc resulting heat is brought to a minimum. The arc voltage is well known proportional to the length of the arc. If now, like that with all previous ones Procedure was common, the arc already during the actual passage of current is strongly elongated (by air currents, magnetic fields or electrode movement), this is how the arc voltage and the arc power proportional to it is determined greatly enlarged, and the dissipation of the heat generated becomes very difficult.

Abb. i zeigt ,als Beispiel einen Lichtbogenstromrichter, mit dem dieser Erfindungsgedanke mit ruhenden Elektroden. in strömendem Löschmittel in zweckentspreichender Weise verwirklicht werden kann. E und 0 sind die beiden Elektroden, zwischen denen der Lichtbogen brennt. Die Einleitung dies Lichtbogens, die beispielsweise durch eine hochfrequente Schwingung vorgenommen werden kann erfolgt bei dieser Anordnung etwa an den einander zunächst gelegenen Teilen dieser Elektroden. A iund B sind Räume, in denen Gasüberdruck herrscht. Das Gas strömt durch die öffnunge!n C und. D in den eigentlichen Lichtbogenraum M hinein. Die. Strömungsgeschwindigkeit ist irz dem Gebiet, indem der Lichtbogen eingeleitet ist, gering, so daß der Lichtbogen verhältnismäßig langsam nach den beiden Öffnungen N und O in de Elektroden hingetrieben wird. Die Luftgeschwindigkeit müß so eingestellt werden, daß der Lichtbogen kurz vor dem Nulldurchgang :des Stromes an diese beiden öffnungen herankommt. An diesen Öffnungen herrscht seine sehr große Luftgeschwindigkeit, und der Lichtbogen wird dadurch ganz plötzlich sehr stark verlängert 'und ausgelöscht. Die Wärme des Lichtbogens erhitzt die in dem Raum M befindliche Luft ,und erhöht dadurch die Luftgeschwindigkeit in den Austrittsöffnungen.Fig. I shows, as an example, an arc converter with which this inventive concept with resting electrodes. can be realized in a flowing extinguishing agent in an appropriate manner. E and 0 are the two electrodes between which the arc burns. The initiation of this arc, which can be carried out, for example, by a high-frequency oscillation, takes place in this arrangement, for example, at the parts of these electrodes which are located next to one another. A i and B are rooms in which there is excess gas pressure. The gas flows through the openings C and. D into the actual arc space M. The. The flow velocity is low in the area in which the arc is initiated, so that the arc is driven relatively slowly towards the two openings N and O in the electrodes. The air speed must be set in such a way that the arc approaches these two openings shortly before the zero crossing of the current. There is a very high air speed at these openings, and the arc is suddenly very suddenly lengthened and extinguished. The heat of the arc heats the air in the space M and thereby increases the air speed in the outlet openings.

Die Wanderiungsgeschwindigk eit :des Lichtbogens hängt einmal von der Luftgeschwindigkeit im Raum und an den Elektroden, zum ,anderen aber auch von der Stromstärke ab. Diese Stromstärke ändert sich während des Betriebes mit der Belastung. Ferner ist die Dauer, während der der Lichtbogen in einer solchen Elektrodenanordnung brennt, je nach denn Betriebszustand und nach der Frequenz verschieden groß. Im Betriebe kann z. B. der Zündzeitpunkt in den einzelnen Phasen einer mehrphasigen Umformttngseinri:chtung verstellt werden, und dadurch :ändert sich die Lichtbogendauer. Um dieser Tatsacke Rechnung zu tragen, ist die Elektrodenanordnung so einzurichten, daß weitgehende Veränd,erungsmö,glichkeiten in den Drücken ,und Luftgeschwindigkeiten vorliegen. Bei der Anordnung in Abb. i sind verstellbar .die Drücke in den Räumen A -und B durch die Gaszuf uhr, die Drücke in den Räumen J -und l( durch Änderung des Austrittsquerschnittes an den Punkten P und Q, .die Düsenquerschnitte an den Punkten C und D -durch Verstellung der Gasführung F und H sowie :der Abstand L der Elektroden. Alle diese Veränderungen können im Bedarfsfalle auch während des Betriebes vorgenommen werden. Die Einstellung der Größen muß ,also so vorgenommen werden, daß oder Lichtbogen gerade unmittelbar vor dem Nulldurchgang des Stromes in den Gebieten hoher Luftgeschwindigkeit in den Düsein :angekommen ist. Kontrollieren läßt sich diese Tatsache beispielsweise dadurch, däß man einen Leistungsmesser einbaut, der die in einer Düse verbrauchte Leistung mißt. Dieser Leistungsme'sser muß bei der richtigen Einstellung auf einem Minimum stehen: Ferner ist es durch einen Oszillographen möglich, die richtige Löschung zu verfolgen, und schließlich kann man durch eine synchron umlaufende Scheibe den Lichtbogen lies seinem Austritt aus den Düsen N und O beobachten, wenn die an den AustrittsöffnungenP und Q befindlichenEndflächen durchsichtig gemacht werden.The migration speed: the arc depends on the one hand on the air speed in the room and at the electrodes, and on the other hand also on the current strength. This current strength changes during operation with the load. Furthermore, the duration during which the arc burns in such an electrode arrangement varies depending on the operating state and the frequency. In the company z. B. the ignition point in the individual phases of a multiphase Umformttngseinri: attention can be adjusted, and thereby: the arc duration changes. In order to take this fact into account, the electrode arrangement is to be set up in such a way that extensive changes are possible in the pressures and air velocities. In the arrangement in Fig. I are adjustable .the pressures in the spaces A -and B watch through the gas supply, the pressures in the spaces J -and l (by modifying the outlet cross section at the points P and Q, .the nozzle cross-sections at the Points C and D - by adjusting the gas guide F and H as well as: the distance L between the electrodes. If necessary, all these changes can also be made during operation This fact can be checked, for example, by installing a power meter that measures the power consumed in a nozzle Minimum stand: Furthermore, it is possible with an oscilloscope to follow the correct deletion, and finally one can circulate with a synchronous When the end faces at the exit ports P and Q are made transparent, the disc left the arc observed as it emerged from the nozzles N and O.

Die beiden Elektroden müssen bezüglich Luftströmung und Abmessungen verschieden behandelt werden, da die Wanderung der Lichtbogenfußpunkte sowie Elektrode nabbrand itind Erwärmung bei Anode und Kathode verschieden sind.The two electrodes need to be air flow and dimensions be treated differently, as the migration of the arc base points as well as electrode Burn-off is the heating of the anode and cathode are different.

Wenn die Lichtbogenspannung beim Umfo.rmur@gsbetrieb während des größten Teiles der Brenndauer des Lichtbogens völlig zum Verschwinden gebracht werden soll, so kann dies beispielsweisse mit einer Anordnung nach Abb.2 mit einer periodisch bewegten El°ktrodeeTfolgen.If the arc voltage at Umfo.rmur@gsbetrieb during the largest Part of the burning time of the arc is to be made to disappear completely, this can be done, for example, with an arrangement according to Fig. 2 with a periodic Moving El ° ktrodeeTfollow.

Unter Brenndauer ist hierbei stets auch die Zeit zu verstehen, wähnend der die Löschmittel wirksam sind, also die gesamte Zeit, während der überhaupt ein Lichtbogen besteht.The burning time is always to be understood here as also the time that the extinguishing agents are effective, i.e. the entire time during which one Arc exists.

Bei der Anordnung der Abb. 2 ist über die düsenförmige Elektrode R eine verschiebbare, ringförmige Elektrode S hinweggeschoben, die durch Vorbewegung des Stempels T über die Elektrode U hingeschoben werden kann. Dadurch werden die beiden Elektroden R und U leitend miteinander verbunden. Der Stempel T muß rechtzeitig vor dem Nulldurchgang des Stromes wieder zurückgezogenwerden, so daß,der bei der Entfernung des Stempels T von der Elektrode U zwischen diesen entstehende Lichtbogen in der gleichen Weise wie bei der Düse nach Abb. i gelöscht werden kann. Eine solche Anordnung kommt besonders hei niedriger Frequenz in Frage.In the arrangement of Fig. 2, the nozzle-shaped electrode R a sliding, ring-shaped electrode S pushed away by moving forward of the stamp T can be pushed over the electrode U. This will make the the two electrodes R and U are conductively connected to one another. The stamp T must be on time be withdrawn again before the zero crossing of the current, so that the Removal of the punch T from the electrode U arcing produced between these can be deleted in the same way as with the nozzle according to Fig. i. Such Arrangement is particularly suitable at low frequencies.

Auch bei der Anordnung der Abb. 2 ist es wesentlich,: däß der Lichtbogen mit möglichst kleiner Länge brennt, weil nur dann eine einfache Löschung möglich ist und die Verluste klein gehalten werden können.Also with the arrangement of Fig. 2 it is essential that: the arc burns with the shortest possible length, because only then is it possible to extinguish it easily and the losses can be kept small.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for arc extinguishing and avoidance of backfiring in arc converters, characterized in that the extinguishing agents, such as air flow, blowing out of nozzles, expansion of a saturated vapor, overpressure, magnetic or electric fields or electrode movement, dimensioned in this way, adjusted or are trained; that the arc is not significant during the main burning time is extended over the distance between the electrodes, and that this means directly such an increase in their influence before the zero crossing of the current experience the arc so that reignition is avoided.

2. Set up according to Claim i, characterized in that the extinguishing agents are set in such a way that that under their influence the arc base points without a substantial extension of the arc, on the electrodes. hike. 3.

Establishment according to claims i and z with electrodes in flowing extinguishing agent, characterized in that that the setting in front of the pressure and air speed in the arc chamber Adjustment of the pressure in front of the inflow openings, behind the outflow openings ! and by adjusting the cross sections of these openings. q ..

Facility according to claim 3, characterized in that the controller for setting the Pressure of the flowing extinguishing agent in front of the inflow openings and behind the Outflow openings of the arc space: it are designed so that they are for both Electrodes can be operated separately from each other.

5. Device according to claim q., characterized in that the controllers are designed so that the setting of the pressures around nozzle openings to take account of load and frequency changes can be carried out manually or automatically during operation.

6th Device according to claim i or the following, characterized in that the Distance between the two. Electrodes during the passage of current through special Electrodes is wholly or partially bridged.